[0001] Die Erfindung betrifft einen Tauchkolben für Verbrennungsmotoren nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen durch konstruktive Ausbildung extrem
leichten und im Motorbetrieb reibungsarmen Kolben zu schaffen.
[0003] Gelöst wird diese Aufgabe durch die Ausbildung des Kolbens nach den im kennzeichnenden
Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Maßverhältnissen.
[0004] Zweckmäßige Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
[0005] Die bisherigen Lösungen der erfindungsgemäßen Aufgabe bestanden darin, das leichte
Gewicht und die geringe Reibung im Motorbetrieb durch die verschiedenartigsten Aussparungen
im Kolbenschaft zu erreichen. Bei all den bekannten Lösungen wurde jedoch insgesamt
stets eine Schafthöhe gewählt, die ganz erheblich über der erfindungsgemäß beanspruchten
lag. Zumindest im Bereich der Pleuelschwingebene weisen die kürzesten bekannten Kolbenschäfte
noch immer Höhen auf, die so groß sind, daß sie in den Bereich der in Richtung der
Kolbenachse zuunterst liegenden Kante der Bolzennaben reichen. Mit kürzeren Schäften
wurde es bisher nicht für möglich gehalten, die notwendige Führung des Kolbens innerhalb
des Zylinders ausreichend gewährleisten zu können. Mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten
kurzen Schaft lassen sich jedoch wider Erwarten alle an einen Kolben für Verbrennungsmotoren
gestellten Anforderungen voll befriedigend erfüllen.
[0006] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
[0007] Es zeigen
Fig. 1a einen Kolben teils im Schnitt längs der Bolzenachse, teils in einem senkrecht
dazu liegenden Schnitt
Fig. 1b eine Ansicht des Kolbens teils in Richtung der Bolzenachse, teils in Richtung
senkrecht dazu
Fig. 1c eine Ansicht auf den Kolben von unten
Fig. 2 eine andere Ausführungsart des Kolbens in den gleichen Darstellungen wie in
Fig. 1
Fig. 3 ein Kolben mit einem Streifen im Schaft in den gleichen Darstellungen wie in
Fig. 1.
[0008] Der Kolben 1 ist aus einer Aluminium-Siliziumlegierung und weist einen Durchmesser
von 78 mm auf. Die Bolzennaben 2 sind ausschließlich direkt an den Kolbenboden angeformt.
Der Abstand T von der radial außen liegenden Fläche der
Bolzennabe 2 zur Kolbenachse beträgt 23 mm. Der Innendurchmesser der Nabenbohrung beträgt 18 mm.
Die obere Kolbenringnut 3 dient-zur Aufnahme eines
Ver- dichtungsringes, während in der unteren Kolbenringn
ut
4 im Motorbetrieb ein ölabstreifring eingesetzt ist. Der Kolben besitzt eine Kompressionshöhe
H von 25 mm. Auf einem Umfang von jeweils a = 30° zu beiden Seiten der Pleuelschwingebene
mißt die Kolbenschafthöhe A 16 mm. In dem umfangsmäßig daran jeweils in Bolzenrichtung
angrenzenden Bereich nimmt bei der Ausführung nach Fig.
1 die Schafthöhe auf einen Wert B = 7 mm ab. Auf dem Schaftbereich mit der Höhe A ist
das Schaftende auf einer Höhe
C = 3 mm zurückgenommen mit einer maximalen Zurücknahme an der unteren Schaftkante
von radial 0,15 mm.
[0009] Der Kolben nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch,
daß die Schafthöhe
B noch weiter verringert ist und zwar bis auf ein Maß von 3 mm.
[0010] Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist in dem Kolbenschaft ein Regelstreifen 5 aus Stahlblech
vorgesehen. Dieser Regelstreifen erstreckt sich jeweils praktisch über den gesamten
Umfang der Schaftinnenfläche zwischen den zur Durchführung des Kolbenbolzens durch
den Schaft vorhandenen halbkreisförmigen Schaftausnehmungen. Die
Ver- ankerung des Regelstreifens erfolgt jeweils nur an seinen Enden in dem Schaftmaterial.
1. Tauchkolben (1) für Verbrennungsmotoren, insbesondere PKW-Otto-Motoren, bei dem
die Bolzennaben (2) senkrecht an dem Kolbenboden frei von einem die Ringnuten (3,
4) aufnehmenden und in den Kolbenschaft übergehenden von dem Kolbenboden ausgehenden
Ringband angebunden sind,
gekennzeichnet durch folgende Abmessungen




mit D = Kolbendurchmesser
H = Kompressionshöhe
T = Abstand der radial außen liegenden Nabenflächen zur Kolbenachse
A = Schafthöhe unterhalb der unteren Ringnut in einem Umfangsbereich von a = 0 bis
mindestens α = 15° und maximal a = 60° zu jeder Seite der Pleuelschwingebene
B = Schafthöhe unterhalb der unteren Ringnut in Richtung der Kolbenbolzenachse
2. Tauchkolben nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch,
3. Tauchkolben nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet ,
daß insgesamt nur zwei Ringnuten (3 und 4) für einen Verdichtungs- und einen ölabstreifring vorgesehen sind.
4. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Schaftbereich mit der Höhe A das Schaftende auf einer Höhe von 10 - 25
% der Höhe A radial leicht eingezogen ist mit einer maximalen radialen Zurücknahme
an der unteren Schaftkante von 0,01 - 0,15 mm.
5. Tauchkolben nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß in dem Inneren des Kolbenschaftes zwischen den öffnungen zum Durchführen des Kolbenbolzens
ein horizontal verlaufender Regelstreifen (5) aus einem Material mit gegenüber dem
Schaftmaterial höherer Biegesteifigkeit und geringerem Ausdehnungskoeffizienten eingeformt
ist.